CN105062434A - 一种篦齿蒿植物胶型泥浆及其制备方法 - Google Patents

一种篦齿蒿植物胶型泥浆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种篦齿蒿植物胶型泥浆及其制备方法，属于钻井液技术领域，篦齿蒿植物胶型泥浆包括重量份数为6-12份的篦齿蒿植物胶、0.3-0.6份的聚丙烯酰胺、2-10份的氢氧化钠和800-1000份的温水，本发明按该特定配方比通过在溶解后的篦齿蒿植物胶中先后加入聚丙烯酰胺和氢氧化钠，最后制得的篦齿蒿植物胶型泥浆具有优良的流变特性、润滑减阻特性，携带悬浮岩屑能力和剪切稀释能力强，护壁性能良好。

Description

一种篦齿蒿植物胶型泥浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及到钻井液技术领域，尤其涉及一种篦齿蒿植物胶型泥浆及其制备方法。
背景技术
植物胶钻井液是适应钻井技术发展的要求，在无固相钻井液基础上发展起来的，它的主要成分是植物胶，其次是各类高分子聚合物和相应的有机或无机处理剂。几个成分相互协调、互为补充可配制成满足现在钻井要求的钻井液。与清水相比，植物胶钻井液具有较好的悬浮岩屑和携带岩屑的能力，能在井壁上形成薄而韧的聚合物膜，有较好的护芯护壁防塌和润滑减阻作用，与含有粘土的泥浆相比，具有比重低、粘度可调、流动性好的优点；并且在钻井过程中由于高聚物絮凝剂对固相颗粒的自动絮凝清除，不会产生钻屑积累，能大幅度提高孔底钻头的碎屑效率。
目前国内外对植物胶材料的来源研究主要集中在瓜儿胶、田箐胶、香叶粉、魔芋、决明子等植物上。以刨花楠植物胶为代表的常温水溶液植物胶的开发和应用，极大地简化了加工处理、原料开采并且配制工艺易于掌握，已成为当前植物胶的主流和焦点。而对于合成聚合物普遍使用的还是聚丙烯酰胺和其衍生物、纤维素类和木质类高分子聚合物。所使用的工艺就是通过选择适当的助剂对聚合物系统进行改性而配制成所需的植物胶钻井液。我国地质勘探部门近几年主要开发利用了SM、田菁、魔芋、钻井粉等天然植物胶配制植物胶钻井液，在松散破碎地层钻井，在工程地质钻探、水文水井钻探和工程施工钻探方面已经广泛得加以应用，取得了巨大的经济效益。
近年来，随着钻探工程项目的日益增多，人们对于植物胶钻井液的需求量也越来越大，但是以往常用的一些性能良好的植物胶钻井液,如SM植物胶出现了原材料补给不足或价格过于昂贵等现实问题。因此，开发出一种原材料来源广、性能优良、价格合理的植物胶钻井液具有极大的现实意义和经济价值。
公开号为CN102965085A，公开日为2013年03月13日的中国专利文献公开了一种植物胶钻井液处理剂及其制备方法，是将刨花楠木材经过清洗除杂、刨片、干燥、细粉碎和清除粗纤维过程，得到刨花楠植物胶，再将其与膨润土、碳酸钠、聚丙烯酰胺和羧甲基纤维素搅拌混合均匀，制得植物胶钻井液处理剂。
该专利文献公开的植物胶钻井液处理剂，虽然刨花楠植物胶廉价易得，最终制得的植物胶钻井液处理剂应用于钻井领域，降滤失效果和润滑性尚可，但是，其流变特性、携带悬浮岩屑能力和剪切稀释能力都较弱，不适宜在复杂地层，松散破碎地层钻井使用，此外，钻井护壁性能也较差。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种篦齿蒿植物胶型护壁及其制备方法，本发明的篦齿蒿植物胶型泥浆具有优良的流变特性、润滑减阻特性，携带悬浮岩屑能力和剪切稀释能力强，护壁性能良好。
本发明通过下述技术方案实现：
一种篦齿蒿植物胶型泥浆，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
篦齿蒿植物胶6-12份
聚丙烯酰胺0.3-0.6份
氢氧化钠2-10份
温水800-1000份。
所述聚丙烯酰胺的分子量为1200-2200万。
所述温水是指40-60摄氏度的水。
一种篦齿蒿植物胶型泥浆的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
a、清选，去掉篦齿蒿中夹杂的石块、土块及其他杂质；
b、晒干，将清洗干净的篦齿蒿在通风干燥的地方进行晾晒；
c、粉碎，将晾晒好的篦齿蒿粉碎成粒度在15-75目的颗粒，即制得篦齿蒿植物胶；
d、将配方量的篦齿蒿植物胶加入配方量的温水中，边加边搅拌，然后静置；
e、待篦齿蒿植物胶基本溶解后，再加入配方量的聚丙烯酰胺，继续搅拌；
f、最后加入氢氧化钠，静置后即形成篦齿蒿植物胶型泥浆。
所述d步骤中的静置时间为8-10小时。
所述d步骤中的温水温度为40-60摄氏度。
所述e步骤中的搅拌时间为0.5-1小时。
所述f步骤中的静置时间为2-3小时。
本发明的有益效果主要表现在以下几个方面：
一、本发明中，篦齿蒿植物胶的溶解性和交链性很好，能自然降解，环保性好；氢氧化钠可使篦齿蒿植物胶各分子更好地水化，改善和加强篦齿蒿植物胶分子和聚丙烯酰胺分子间的链接，使胶粒变得更加致密，流变性能进一步改善，篦齿蒿胶液经氢氧化钠改性处理后，流变性和粘弹性更好；聚丙烯酰胺能改善篦齿蒿胶液的粘弹性和流变性、润滑性；按配方量得到的一种篦齿蒿植物胶型泥浆，具有优良的流变特性、润滑减阻特性，携带悬浮岩屑能力和剪切稀释能力强，护壁性能良好。
二、本发明中，聚丙烯酰胺的分子量为1200-2200万，使值物胶分子形成桥联结构，能更显著改善篦齿蒿胶液的粘弹性和流变性、润滑性，使其具有更良好的粘弹性、流变性、润滑性等，以满足钻井取芯的需要。
三、本发明，d步骤中的静置时间为8-10小时，具有充分水化篦齿蒿植物胶分子的效果。
四、本发明，d步骤中的温水温度为40-60摄氏度，该温度条件下更能打破篦齿蒿植物胶分子之间的链接，具有加快水化篦齿蒿植物胶分子的效果。
五、本发明，e步骤中的搅拌时间为0.5-1小时，能够加强篦齿蒿植物胶分子和聚丙烯酰胺分子间的链接，使胶粒变得更加致密，流变性能得到进一步改善。
六、本发明，f步骤中的静置时间为2-3小时，可使植物胶液各分子更好地水化，使胶粒变得更加致密，具有改善篦齿蒿植物胶粘弹性和流变性的效果。
通过大量的室内试验，按照一般钻井液性能评价方法，对篦齿蒿植物胶型泥浆性能进行综合评价，检验的主要性能有：粘度、失水量、流变性、粘弹性等，具体如下：
1、漏斗粘度
用漏斗粘度可初略评价浆液的粘度，根据优化配方确定的篦齿蒿植物胶型泥浆的漏斗粘度测试数据与刨花楠植物胶型泥浆漏斗粘度的对比见表1所示。
表1
试验结果表明，篦齿蒿植物胶型泥浆的漏斗粘度能满足复杂地层，松散破碎地层钻井对浆液粘度的要求。篦齿蒿植物胶型泥浆的低用量不仅比刨花楠植物胶型泥浆综合使用成本低，而且由于其用量少，大大降低了运输成本和工人的劳动强度。
2、失水量
失水量大小是评价钻井液最重要的指标之一。对于植物胶冲洗液而言，由于不能形成泥皮，压力稍高，胶液就会透过试验滤纸，无法获得真实的失水量。因此，根据无粘土冲洗液试验常用推荐方法，采用苏式1009型泥浆失水仪测量浆液30min的失水量是可行的，篦齿蒿植物胶型泥浆的滤失水量测试数据与刨花楠植物胶型泥浆滤失水量的对比见表2所示。
表2
试验表明，篦齿蒿植物胶型泥浆优化配方的滤失水量均比刨花楠植物胶型泥浆滤失水量小，并且增大篦齿蒿用量更有利于降低冲洗液的失水量。
3、流变性
篦齿蒿植物胶型泥浆流变性试验，采用美国Bariod公司生产Fann35型旋转粘度计，篦齿蒿植物胶型泥浆的流变性能与刨花楠植物胶型泥浆的流变性能对比，见表3所示。
表3
4、粘弹性
性能优良的植物胶冲洗液必须具有良好的粘弹性，有利于提高取心率和维护钻孔稳定性，有利于减轻钻具的磨损。基于当前对植物胶冲洗液粘弹性没有统一的测试工具和方法，通过长期的探索与实践，直观地采用了冲洗液的“爬杆效应”来衡量冲洗液的粘弹性。“爬杆效应”的测试是将一根直径为7毫米左右的细小铜管的一端加工成弯状，另一端保持直状，在进行“爬杆效应”试验时将弯端浸入植物胶冲洗液中，直端则固定于搅拌机的转轴上。其测试植物胶冲洗液的原理是：植物胶冲洗液中植物胶分子链节越坚固，粘弹性高的冲洗液在搅拌机高转速下越容易沿铜管爬升，越不容易产生振荡，胶液表面越平滑。基于此，在高转速下，观察被测试冲洗液沿铜管爬升的高度和胶液是否保持平稳，即可判断其粘弹性的强弱。植物胶冲洗液爬升高度越大，胶液越稳定，表明其粘弹性越好，反之，冲洗液的粘弹性越差。测试后得知，篦齿蒿植物胶型泥浆具有良好的粘弹性，能很好地满足钻探取心的要求。
篦齿蒿植物胶型泥浆与刨花楠植物胶型泥浆实验参数综合对比表，见表4所示。
表4。
具体实施方式
实施例1
一种篦齿蒿植物胶型泥浆，包括以下重量份数的组分：
篦齿蒿植物胶6份
聚丙烯酰胺0.3份
氢氧化钠2份
温水800份。
本实施例为最基本的实施方式，原料用量少，生产成本较低，篦齿蒿植物胶型泥浆具有较好的流变特性和润滑减阻特性，其携带悬浮岩屑能力和剪切稀释能力较强。
实施例2
一种篦齿蒿植物胶型泥浆，包括以下重量份数的组分：
篦齿蒿植物胶8份
聚丙烯酰胺0.4份
氢氧化钠6份
温水850份。
所述聚丙烯酰胺的分子量为1200万。
本实施例为一较佳实施方式，篦齿蒿植物胶型泥浆的流变特性和润滑减阻特性更好。
实施例3
一种篦齿蒿植物胶型泥浆，包括以下重量份数的组分：
篦齿蒿植物胶10份
聚丙烯酰胺0.5份
氢氧化钠8份
温水900份。
所述聚丙烯酰胺的分子量为1800万。
本实施例为又一较佳实施方式，篦齿蒿植物胶型泥浆携带悬浮岩屑能力和剪切稀释能力更强。
实施例4
一种篦齿蒿植物胶型泥浆，包括以下重量份数的组分：
篦齿蒿植物胶12份
聚丙烯酰胺0.6份
氢氧化钠10份
温水1000份。
所述聚丙烯酰胺的分子量为2200万。
本实施例为最佳实施方式，篦齿蒿植物胶型泥浆的流变特性和润滑减阻特性最好，其携带悬浮岩屑能力和剪切稀释能力最强。聚丙烯酰胺的分子量为2200万，使值物胶分子形成桥联结构，能更显著改善篦齿蒿胶液的粘弹性和流变性、润滑性，使其具有更良好的粘弹性、流变性、润滑性等，以满足钻井取芯的需要。
篦齿蒿植物胶型泥浆的性能指标如下：
滤失水量：6.5ml/30min
漏斗粘度：170s
表观粘度：55mPa.s
塑性粘度：26mPa.s
动切力：29.6Pa
动塑比：1.14。
实施例5
一种篦齿蒿植物胶型泥浆的制备方法，包括以下工艺步骤：
a、清选，去掉篦齿蒿中夹杂的石块、土块及其他杂质；
b、晒干，将清洗干净的篦齿蒿在通风干燥的地方进行晾晒；
c、粉碎，将晾晒好的篦齿蒿粉碎成粒度在15目的颗粒，即制得篦齿蒿植物胶；
d、将配方量的篦齿蒿植物胶加入配方量的温水中，边加边搅拌，然后静置；
e、待篦齿蒿植物胶基本溶解后，再加入配方量的聚丙烯酰胺，继续搅拌；
f、最后加入氢氧化钠，静置后即形成篦齿蒿植物胶型泥浆。
篦齿蒿植物胶的溶解性和交链性很好，能自然降解，环保性好；氢氧化钠可使篦齿蒿植物胶各分子更好地水化，改善和加强篦齿蒿植物胶分子和聚丙烯酰胺分子间的链接，使胶粒变得更加致密，流变性能进一步改善，篦齿蒿胶液经氢氧化钠改性处理后，流变性和粘弹性更好；聚丙烯酰胺能改善篦齿蒿胶液的粘弹性和流变性、润滑性；按配方量得到的一种篦齿蒿植物胶型泥浆，具有优良的流变特性、润滑减阻特性，携带悬浮岩屑能力和剪切稀释能力强，护壁性能良好。
实施例6
一种篦齿蒿植物胶型泥浆的制备方法，包括以下工艺步骤：
a、清选，去掉篦齿蒿中夹杂的石块、土块及其他杂质；
b、晒干，将清洗干净的篦齿蒿在通风干燥的地方进行晾晒；
c、粉碎，将晾晒好的篦齿蒿粉碎成粒度在25目的颗粒，即制得篦齿蒿植物胶；
d、将配方量的篦齿蒿植物胶加入配方量的温水中，边加边搅拌，然后静置；
e、待篦齿蒿植物胶基本溶解后，再加入配方量的聚丙烯酰胺，继续搅拌；
f、最后加入氢氧化钠，静置后即形成篦齿蒿植物胶型泥浆。
所述d步骤中的静置时间为8小时。
所述d步骤中的温水温度为40摄氏度。
所述e步骤中的搅拌时间为0.5小时。
所述f步骤中的静置时间为2小时。
本实施例d步骤中的静置时间为8小时，具有充分水化篦齿蒿植物胶分子的效果。
实施例7
一种篦齿蒿植物胶型泥浆的制备方法，包括以下工艺步骤：
a、清选，去掉篦齿蒿中夹杂的石块、土块及其他杂质；
b、晒干，将清洗干净的篦齿蒿在通风干燥的地方进行晾晒；
c、粉碎，将晾晒好的篦齿蒿粉碎成粒度在55目的颗粒，即制得篦齿蒿植物胶；
d、将配方量的篦齿蒿植物胶加入配方量的温水中，边加边搅拌，然后静置；
e、待篦齿蒿植物胶基本溶解后，再加入配方量的聚丙烯酰胺，继续搅拌；
f、最后加入氢氧化钠，静置后即形成篦齿蒿植物胶型泥浆。
所述d步骤中的静置时间为9小时。
所述d步骤中的温水温度为50摄氏度。
所述e步骤中的搅拌时间为0.8小时。
所述f步骤中的静置时间为2.5小时。
本实施例d步骤中的温水温度为50摄氏度，该温度条件下更能打破篦齿蒿植物胶分子之间的链接，具有加快水化篦齿蒿植物胶分子的效果。
实施例8
一种篦齿蒿植物胶型泥浆的制备方法，包括以下工艺步骤：
a、清选，去掉篦齿蒿中夹杂的石块、土块及其他杂质；
b、晒干，将清洗干净的篦齿蒿在通风干燥的地方进行晾晒；
c、粉碎，将晾晒好的篦齿蒿粉碎成粒度在75目的颗粒，即制得篦齿蒿植物胶；
d、将配方量的篦齿蒿植物胶加入配方量的温水中，边加边搅拌，然后静置；
e、待篦齿蒿植物胶基本溶解后，再加入配方量的聚丙烯酰胺，继续搅拌；
f、最后加入氢氧化钠，静置后即形成篦齿蒿植物胶型泥浆。
所述d步骤中的静置时间为10小时。
所述d步骤中的温水温度为60摄氏度。
所述e步骤中的搅拌时间为1小时。
所述f步骤中的静置时间为3小时。
本实施例d步骤中的静置时间为10小时，具有充分水化篦齿蒿植物胶分子的效果。d步骤中的温水温度为60摄氏度，该温度条件下更能打破篦齿蒿植物胶分子之间的链接，具有加快水化篦齿蒿植物胶分子的效果。e步骤中的搅拌时间为1小时，能够加强篦齿蒿植物胶分子和聚丙烯酰胺分子间的链接，使胶粒变得更加致密，流变性能得到进一步改善。f步骤中的静置时间为3小时，可使植物胶液各分子更好地水化，使胶粒变得更加致密，具有改善篦齿蒿植物胶粘弹性和流变性的效果。

Claims (7)

1.一种篦齿蒿植物胶型泥浆，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
篦齿蒿植物胶6-12份
聚丙烯酰胺0.3-0.6份
氢氧化钠2-10份
温水800-1000份。
2.根据权利要求1所述一种篦齿蒿植物胶型泥浆，其特征在于：所述聚丙烯酰胺的分子量为1200-2200万。
3.根据权利要求1所述一种篦齿蒿植物胶型泥浆的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
a、清选，去掉篦齿蒿中夹杂的石块、土块及其他杂质；
b、晒干，将清洗干净的篦齿蒿在通风干燥的地方进行晾晒；
c、粉碎，将晾晒好的篦齿蒿粉碎成粒度在15-75目的颗粒，即制得篦齿蒿植物胶；
d、将配方量的篦齿蒿植物胶加入配方量的温水中，边加边搅拌，然后静置；
e、待篦齿蒿植物胶基本溶解后，再加入配方量的聚丙烯酰胺，继续搅拌；
f、最后加入氢氧化钠，静置后即形成篦齿蒿植物胶型泥浆。
4.根据权利要求3所述一种篦齿蒿植物胶型泥浆的制备方法，其特征在于：所述d步骤中的静置时间为8-10小时。
5.根据权利要求4所述一种篦齿蒿植物胶型泥浆的制备方法，其特征在于：所述d步骤中的温水温度为40-60摄氏度。
6.根据权利要求5所述一种篦齿蒿植物胶型泥浆的制备方法，其特征在于：所述e步骤中的搅拌时间为0.5-1小时。
7.根据权利要求6所述一种篦齿蒿植物胶型泥浆的制备方法，其特征在于：所述f步骤中的静置时间为2-3小时。
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